上海實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備解讀：電芬頓輔助超浸潤(rùn)膜實(shí)時(shí)抗污、促進(jìn)破乳的技術(shù)
【上海水處理設(shè)備網(wǎng)www.ppyswfy.cn】針對(duì)乳液分離過(guò)程中膜污染和油滴難以聚并問(wèn)題，文中設(shè)計(jì)了一種電芬頓輔助超浸潤(rùn)膜實(shí)時(shí)抗污、促進(jìn)破乳的技術(shù)。
發(fā)現(xiàn)了施加微電場(chǎng)（-2.8V可使膜分離通量從未通電時(shí)的1364.4Lm?2h?1快速增加到2258.5Lm?2h?1電芬頓作用使膜污染類(lèi)型由不可逆污染+可逆污染并存，轉(zhuǎn)變?yōu)榭赡嫖廴緸橹�；膜通量恢�?fù)率（98.1%高于眾多光催化、光芬頓型自清潔技術(shù)；剖析了膜微界面靜電斥力、自由基氧化、氣浮等多種機(jī)制作用下膜實(shí)時(shí)污染控制機(jī)理。
這種新型膜資料能夠原位生成的?OH高效分解油滴表面的表活劑，破壞水包油乳液的熱力學(xué)穩(wěn)定性，使乳劑轉(zhuǎn)化為大粒徑的浮油和分散油，實(shí)現(xiàn)了高效油水分離，具有很好的應(yīng)用前景。 上海GMP純化水設(shè)備
引 言
仿生超浸潤(rùn)膜由于選擇性好、油水分離效率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)國(guó)際研究的熱點(diǎn)。
然而，僅依靠孔徑篩分和超浸潤(rùn)分相作用難以實(shí)現(xiàn)真正的破乳和油滴聚并，還可能會(huì)造成更高濃度的乳液需進(jìn)行后處理，難以實(shí)現(xiàn)有效的油水分離。
另外，通過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)作用吸附在膜外表及膜孔內(nèi)的污染物是造成通量下降的主要原因，僅通過(guò)水力清洗難以恢復(fù)通量。
由于乳化油廢水在紫外和可見(jiàn)光均有吸收，保守膜污染清潔技術(shù)（光催化、光芬頓等）需中斷乳液分離過(guò)程，外加光源和氧化劑（如H2O2也增加了膜自清潔的本錢(qián)，因此迫切需要發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)、原位、高效的新型膜污染控制技術(shù)。
電芬頓技術(shù)能夠通過(guò)兩電子氧氣還原反應(yīng)（ORR自產(chǎn)氧化劑H2O2生成大量高活性自由基，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的高效降解。
本文在首次耦合電芬頓與超浸潤(rùn)膜技術(shù)處理十二烷基磺酸鈉（SDS穩(wěn)定的乳化油廢水，探究電芬頓多機(jī)制強(qiáng)化的膜抗污和破乳機(jī)理。
圖文導(dǎo)讀
如何通過(guò)電芬頓反應(yīng)實(shí)現(xiàn)膜污染控制和破乳的突破？
圖1aFeOOH@CNT和 bFeOOH@CNT/SSM超親水膜的制備過(guò)程。
Fe2+與H2O2快速反應(yīng)可生成Fe3+和?OH高活性的?OH可以攻擊碳納米管（CNT使其外表形成大量的缺陷和含氧官能團(tuán)。Fe3+通過(guò)靜電引力吸附在羥基化的CNT外表，并與OH-結(jié)合生成FeOOH圖1a最后，將FeOOH@CNT電沉積到不銹鋼網(wǎng)（SSM外表，制得超親水膜/水下超疏油膜（圖1b
如何通過(guò)電芬頓反應(yīng)實(shí)現(xiàn)膜污染控制和破乳的突破？
圖2a電芬頓輔助乳液分離示意圖和 b裝置圖；c1,c2乳化油和 c3,c4濾液中光學(xué)圖像和油滴粒徑分布；d外加電壓對(duì) FeOOH@CNT/SSM分離效率和通量的影響；eCNT/SSM和FeOOH@CNT/SSM膜在0和-2.8V下的分離性能比擬。
FeOOH@CNT/SSM膜僅通過(guò)重力作用即可實(shí)現(xiàn)乳液分離，分離效率高達(dá)99.9%分離后乳液澄清，未見(jiàn)明顯油滴。一定范圍內(nèi)（≤ -2.8V提高電壓能夠顯著促進(jìn)FeOOH@CNT/SSM膜的通量，而不能提高CNT/SSM膜的通量，說(shuō)明電芬頓反應(yīng)對(duì)提高滲透通量起著關(guān)鍵作用。
如何通過(guò)電芬頓反應(yīng)實(shí)現(xiàn)膜污染控制和破乳的突破？
圖3a施加電壓對(duì)膜通量恢復(fù)率（FRR總污染比（Rt可逆污染比（Rr不可逆污染比（Rir影響。bFeOOH@CNT/SSM膜的FRR與文獻(xiàn)的比擬。cFeOOH@CNT/SSM膜乳液過(guò)濾分離過(guò)程中的膜污染模型及相應(yīng)的示意圖和方程。
研究發(fā)現(xiàn)，電芬頓輔助下FeOOH@CNT/SSM膜的通量恢復(fù)率達(dá)到98.1%高于水力清洗及眾多光催化或光芬頓型自清潔膜（圖3a和b 、
不通電條件下對(duì)4種Hermias膜污染模型（完全性膜孔阻塞、局部性膜孔堵塞、濾餅型膜孔阻塞、規(guī)范型膜孔阻塞）擬合度（R2=0.97-0.99均較高，標(biāo)明可逆污染和不可逆污染同時(shí)存在并導(dǎo)致膜通量的快速下降。而在電芬頓作用下濾餅型膜孔阻塞造成的可逆污染為主要膜污染形式，證實(shí)了電芬頓能夠?qū)崟r(shí)控制膜污染（圖3c
如何通過(guò)電芬頓反應(yīng)實(shí)現(xiàn)膜污染控制和破乳的突破？
圖3a施加電壓（-2.8V分離前乳液、分離后濾液及膜上乳液的光學(xué)圖像。c電芬頓輔助膜自清潔及破乳機(jī)理示意圖
不施加電壓時(shí)，雖然乳液分離效率能夠達(dá)到99.9%以上，然而分離后膜上乳液乳化油滴密度比分離前顯著增加，乳化油平均粒徑約為4.2um較原始濾液沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明膜上乳液未實(shí)現(xiàn)真正破乳。施加電壓后，油滴從乳化油尺寸（平均3.2μm聚并到分散油（36.9μm和可浮油（>113.1μm尺寸。
電芬頓作用能夠?qū)⑼獗砘钚詣?/span>SDS降解為疏水性1-十二烷醇，據(jù)此推斷1-十二烷醇難溶于水而易遷移到油相中，導(dǎo)致油滴外表張力降低，促進(jìn)油滴聚并。小油滴聚結(jié)形成大油滴，大尺寸的油滴能夠脫離膜表面，并根據(jù)斯托克斯定律以較快的速度上浮。同時(shí)，陽(yáng)極處連續(xù)形成的O2微泡附著在油滴上，并將其抬升到液面，實(shí)現(xiàn)油水兩相的完全分離。 嘉興GMP純水設(shè)備
小 結(jié)
本文研發(fā)了一種能夠提高超浸潤(rùn)乳液分離膜通量、實(shí)時(shí)控制膜污染、促進(jìn)破乳的新策略。
定量解析了膜與污染物的界面微距作用力，剖析了膜微界面靜電斥力、自由基氧化及電極微氣泡對(duì)濾餅層形成和膜污染類(lèi)型轉(zhuǎn)化的影響，揭示了膜污染實(shí)時(shí)控制機(jī)理，探索了電芬頓多機(jī)制協(xié)同破乳機(jī)理，為膜的設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
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